MX2013004852A - Metodo y aparato para medir el potencial de oxidacion-reduccion. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan métodos y sistemas para medir el potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido. El sistema incluye una tira de prueba con una cámara de muestra adaptada para recibir una muestra de fluido. La cámara de muestra se puede asociar con una membrana de filtro. La tira de prueba también incluye una celda de referencia. El potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido colocada en la cámara de muestra se puede leer por un dispositivo de lectura interconectado a un conductor de prueba que está en contacto eléctrico con la cámara de muestra, y un conductor de referencia que está en contacto eléctrico con la celda de referencia. El contacto eléctrico entre una muestra de fluido colocada en la cámara de muestra y la celda de referencia se puede establecer por un puente. El puente puede comprender el elemento de filtro tal como una pieza de papel filtro que se humecta, por ejemplo mediante la muestra de fluido, o un gel electrolítico. El potencial de oxidación-reducción se puede leer como un potencial eléctrico entre el conductor de prueba y el conductor de referencia de la tira de prueba.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA MEDIR EL POTENCIAL DE OXIDACIÓN- REDUCCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a métodos y aparatos para medir el potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido.

ANTECEDENTES La sangre entera y productos sanguíneos, tales como plasma y suero, tienen potenciales de oxidación-reducción (ORP) . Clínicamente el ORP de la sangre, plasma y suero proporciona un ensayo de diagnóstico del estado oxidante de un animal. Más particularmente, los investigadores han determinado que el ORP de la sangre, plasma y suero está relacionado con la salud y enfermedad.

Un sistema de oxidación-reducción, o sistema redox, involucra la transferencia de electrones de un reductor a un oxidante de acuerdo con la siguiente ecuación: oxidante + ne~ <? reductor (1) donde ne" es igual al número de electrones transferidos. En el equilibrio, el potencial redox (E) , o potencial de oxidación-reducción (ORP) se calcula de acuerdo con la ecuación de Nernst-Peters : E(ORP) = E0 - RT/nF ln [reductor ]/ [oxidante] (2) donde R (constante de gases) , T (temperatura en grados Kelvin) y F (constante de Faraday) son constantes. E0 es el potencial estándar de un sistema redox medido con respecto a un electrodo de hidrógeno, que es arbitrariamente asignado un E0 de 0 voltios, y n es el número de electrones transferidos. Por lo tanto, el ORP es dependiente de las concentraciones totales de reductores y oxidantes, y el ORP es una medición integrada del balance entre los oxidantes y reductores totales en un sistema particular. Como tal, ORP proporciona una medición del estado oxidante total de un fluido o tejido corporal de un paciente.

. Una medición de ORP que es significantemente más alta que aquella de los normales indicará la presencia de estrés oxidante. El estrés oxidante se ha relacionado a muchas enfermedades, y se ha encontrado que se presenta en todos los tipos de afecciones criticas. Por consiguiente, un nivel de ORP significantemente más alto que aquel de los normales indica la presencia de una enfermedad y quizás una afección critica. Una medición de ORP que es la misma como o más baja que aquella de los normales indica la ausencia de estrés oxidante y la ausencia de una enfermedad o afección critica. Asi, el nivel de ORP de un paciente se puede utilizar por un doctor médico o veterinario como una ayuda en diagnosticar o descartar la presencia de una enfermedad, particularmente una afección seria. Las mediciones secuenciales de ORP a través del tiempo se pueden utilizar para monitorear la progresión de una enfermedad y la efectividad o carencia de efectividad del tratamiento de la enfermedad. Si el ORP de un paciente no disminuye después del tratamiento, o especialmente si se incrementa a pesar del tratamiento, eso puede indicar una pobre, prognosis y la necesidad por tratamientos más agresivos y/o adicionales y/o diferentes. En el caso de una medición hecha por un paciente, tal como un paciente que experimenta síntomas de infarto miocardíac , el nivel de ORP puede indicar la necesidad para que el paciente acuda a un doctor o inmediatamente proceder a una sala de emergencia para el tratamiento.

El estrés oxidante es causado por una producción más alta de especies de oxígeno reactivo y nitrógeno reactivo o una diminución en la capacidad antioxidante protectora endógena. El estrés oxidante se ha relacionado con varias enfermedades y envejecimiento, y se ha encontrado que se presenta en todos los tipos de afecciones críticas. Ver, por ejemplo, Veglia y colaboradores, Biomarkers , 11 (6) : 562-573 (2006); Roth y colaboradores, Current Opinión in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 7:161-168 (2004); patente de los Estados Unidos No. 5,290,519 y publicación de patente de los Estados Unidos No. 2005/0142613. Varias investigaciones han mostrado una estrecha asociación entre el estado oxidante de un paciente críticamente enfermo y el efecto del paciente. Ver Roth y colaboradores, Current Opinión in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 7:161-168 (2004).

El estrés oxidante en pacientes se ha evaluado al medir varios marcadores individuales. Ver, por ejemplo, Veglia y colaboradores, Biomarkers, 11 (6) : 562-573 (2006); Roth y colaboradores, Current Opinión in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 7:161-168 (2004); patente de los Estados Unidos No. 5,290,519 y publicación de patente de los Estados Unidos No. 2005/0142613. Sin embargo, tales mediciones son frecuentemente no confiables y proporcionan mediciones de conflicto y variables del estado oxidante de un paciente. Ver Veglia y colaboradores, Biomarkers, 11 (6) : 562-573 (2006); Roth y colaboradores, Current Opinión in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 7:161-168 (2004). La medición de múltiples marcadores que luego se utilizan para proporcionar un indicador u otras estimaciones del estado oxidante total de un paciente se ha desarrollado para superar los problemas de' utilizar mediciones de marcadores individuales. Ver Veglia y colaboradores, Biomarkers, 11 (6) : 562-573 (2006); Roth y colaboradores, Current Opinión in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 7:161-168 (2004). Aunque tales procedimientos son más confiables y sensibles que las mediciones de un solo marcador, ellos son complejos y consumidores de tiempo. Asi, hay una necesidad por un método más simple y más seguro para medir confiablemente el estado oxidante total de un paciente .

El potencial de oxidación/reducción se puede medir electroquímicamente. Los dispositivos electroquímicos para medir el ORP de la sangre y productos sanguíneos típicamente requiere volúmenes de muestra grandes (esto es, de diez a cientos de mililitros) y largos períodos de equilibrio. Además, los dispositivos electroquímicos tienen electrodos voluminosos, grandes, que requieren limpieza entre las mediciones de muestra. Tales dispositivos electroquímicos son deficientemente adecuados para la prueba del diagnóstico clínico de rutina. Se ha sugerido utilizar electrodos que se han sometido al tratamiento para prevenir el bio-ensuciamiento . Sin embargo, tales dispositivos necesariamente involucran técnicas de fabricación complejas. Por otra parte, los dispositivos electroquímicos convencionales no proporcionaron un formato que sea conveniente para el uso en una instalación clínica.

Las características oxidantes y de radicales del plasma sanguíneo humano y sus componentes de la sangre (tales como lipoproteínas de baja densidad, albúmina de suero y aminoácidos) también se puede determinar de la foto quimioluminiscencia, con y sin generación de radicales libres termo-iniciada. Un sistema foto quimioluminiscente generalmente incluye un generador de radicales libres y un detector que mide los cambios quimioluminométricos en la presencia de un antioxidante. Más específicamente, la muestra de plasma sanguíneo (o uno de sus componentes) que contiene una cantidad de antioxidante se pone en contacto y se hace reaccionar con una cantidad conocida de radicales libres. Los radicales libres que permanecen después del contacto de la muestra de plasma sanguíneo se determinan quimioluminométricamente . Este tipo de sistema de medición y detección no es adecuado para las mediciones a gran escala, rápidas de muestras de plasma sanguíneo en una instalación clínica.

BREVE DESCRIPCIÓN Las modalidades de la presente invención se dirigen a resolver estos y otros problemas y desventajas de la técnica previa, y proporcionan sistemas y métodos para medir el potencial de oxidación-reducción (ORP) que son adecuados para la prueba de diagnóstico clínico de rutina, rápida. El sistema generalmente incluye una tira de prueba y un dispositivo de lectura. Más particularmente, las modalidades del sistema de la presente invención pueden determinar el ORP de un fluido corporal de un paciente, incluyendo sangre, plasma y suero, o un fluido de una fuente in vitro, tal como, pero no limitado a fluidos extracelulares e intracelulares (como por ejemplo, humor acuoso, humor vitreo, leche de seno, fluido cerebroespinal, cerumen, endolinfa, perilinfa, jugo gástrico, moco, fluido peritoneal, fluido pleural, salvia, sebo, semen, sudor, lágrimas, secreción vaginal, vómito y orina) .

La tira de prueba generalmente incluye un sustrato, uno o más conductores de prueba, un conductor de referencia, una célula de referencia, y un puente. En una modalidad preferida, el uno o más conductores de prueba, el conductor de referencia, la célula de referencia y el puente están ubicados entre una capa sobrepuesta y el sustrato. Una cámara de muestra generalmente abarca por lo menos una porción del puente y una porción de cada uno. del uno o más conductores de prueba. El uno o más conductores de prueba pueden comprender un electrodo de trabajo y un electrodo contrario. En una modalidad, una región de muestra que comprende la cámara de muestra se define por una abertura, la abertura que es contenida dentro de la capa sobrepuesta. Alternativamente o además, la cámara de muestra incluye una depresión o cavidad dentro del sustrato, o una abertura o cavidad en una capa intermedia. La cámara de muestra se configura generalmente para contener una muestra de fluido, tal como sangre y/o un producto sanguíneo. Las muestras de fluido generalmente comprenden un volumen menor que aproximadamente 1 mi . De preferencia, el volumen de la muestra de fluido es aproximadamente un gota de sangre (por ejemplo, 0.05 mi) o menos. De acuerdo con modalidades de la presente invención, el puente se humecta por la muestra de fluido, para colocar el puente y por lo menos porciones de la cámara de muestra en contacto eléctrico con la celda de referencia.

El sustrato puede comprender un material dieléctrico y puede tener una superficie sustancialmente plana. De acuerdo con modalidades de la presente invención, la capa sobrepuesta puede comprender un material dieléctrico. La capa sobrepuesta puede ser unida o laminada al sustrato.

Los conductores generalmente comprenden un material eléctricamente conductivo que tiene una composición sustancialmente continua y/o uniforme. Más particularmente, los conductores pueden comprender un metal noble u otro material eléctricamente conductor. Como un ejemplo, los conductores pueden comprender una tinta eléctricamente conductiva que se deposita sobre el sustrato en un proceso de impresión. El uno o más conductores de prueba generalmente se extienden desde la cámara de muestra a una región de lectura, y el conductor de referencia generalmente se extiende desde la celda de referencia a la región de lectura. La región de lectura contiene contactos eléctricos asociados con los conductores, y está generalmente adaptado para interconectar operativamente al dispositivo de lectura y para formar un contacto eléctrico entre el dispositivo de lectura y por lo menos un conductor de prueba y el conductor de referencia.

La celda de referencia generalmente proporciona un potencial de voltaje conocido. Sin limitación, la celda de referencia puede comprender una de una semi-celda de plata/cloruro de plata, una semi-celda de cobre/sulfato de cobre, una semi-celda de mercurio/cloruro mercuroso y una semi-celda de hidrógeno estándar.

El puente se proporciona para establecer contacto eléctrico entre una muestra de fluido en la cámara de muestra y la celda de referencia. El puente puede incluir una solución electrolítica, un gel iónico, un filtro, o cualquier hebra capilar de agua o material de transporte de agua, tal como papel. El puente generalmente se posiciona entre la cámara de muestra y la celda de referencia.

En la práctica, el contacto eléctrico se establece entre los conductores cuando una muestra de fluido adecuada se coloca en la cámara de muestra, y el puente es operativo para colocar la muestra de fluido y la celda de referencia en contacto eléctrico entre sí. Por ejemplo, donde el puente comprende una material de transporte de agua, el puente es operativo para establecer contacto eléctrico entre la muestra de fluido y la celda de referencia cuando el puente se humecta lo suficiente para establecer un contacto eléctrico con la celda de referencia y la muestra de fluido. Además, un circuito eléctrico se establece cuando una muestra de fluido se coloca en la cámara de muestra 120 y dos o más de los conductores interconectan operativamente al dispositivo de' lectura .

El dispositivo de lectura generalmente comprende un voltímetro, galvanostato, potentiostato u otro dispositivo que es capaz de leer una diferencia potencial que comprende o representativa del ORP de la muestra de fluido al interconectar eléctricamente al electrodo de trabajo, el electrodo contrario y/o el conductor de referencia de la tira de prueba. Ejemplos de dispositivos de lectura adecuados incluyen, sin limitación, voltímetros análogos, voltímetros digitales, voltímetros de balance nulo análogo, galvanostatos y potentiostatos . En algunas modalidades, el dispositivo de lectura puede tener un procesador que incluye y/o está asociado con una memoria para controlar uno o más aspectos opcionales del dispositivo de lectura. Sin limitación, el procesador puede ejecutar instrucciones almacenadas en la memoria, puede implementar un proceso de acuerdo con un voltaje medido, y/o puede implementar un proceso de acuerdo con un intervalo de tiempo. El dispositivo de lectura además puede incluir uno o ambos de una entrada para usuario y/o una salida para usuario. Ejemplos de la salida para usuario incluyen, sin limitación, uno o más de una salida digital que visualiza un valor de potencial de oxidación/reducción, lámpara (s) indicadora, lenguaje generado por la máquina, y una secuencia de tono audible. Ejemplos de la entrada para usuario incluyen, sin limitación, botones, conmutadores, un teclado, un teclado numérico y/o una interfaz de pantalla táctil para recibir la entrada del usuario. La entrada para usuario puede recibir la entrada para controlar una o más de las entradas para: encender o apagar el dispositivo de lectura, realizar el diagnóstico relacionado con la operación apropiada del dispositivo de lectura, recibir la entrada relacionada con diversos parámetros de operación o controlar otras operaciones o funciones.

Otro aspecto de la presente invención es un método para utilizar el sistema para determinar el ORP de una muestra. El método generalmente incluye las siguientes etapas: a) obtener una muestra de fluido, b) colocar la muestra de fluido en la cámara de muestra de la tira de prueba; c) usar un puente para establecer sustancialmente el contacto eléctrico entre la cámara de referencia y la celda de referencia; d) interconectar el electrodo de prueba y un electrodo de referencia de la tira de prueba o dispositivo de lectura; e) determinar el ORP después de un intervalo seleccionado. En una configuración, la etapa d) además incluye separar un componente de plasma de una muestra de fluido de sangre entera, en donde el plasma se recolecta en la cámara de muestra. En otra configuración, la etapa d) además incluye interconectar un electrodo contrario al dispositivo de lectura, que pasa una corriente entre el electrodo de trabajo y el electrodo contrario, y leer un potencial de voltaje entre el electrodo de referencia y el electrodo de trabajo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 representa un sistema para medir el potencial de oxidación-reducción de un fluido de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La Fig. 2 ilustra componentes de una tira de prueba de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Fig. 3 representa un componente de capa sobrepuesta de tira de prueba de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Fig. 4 ilustra la relación de los componentes en una tira de prueba ensamblada de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Fig. 5 ilustra una tira de prueba de acuerdo con modalidades de la presente invención en vista en planta; La Fig. 6 es una sección transversal de la tira de prueba ilustrada en la Fig. 5, tomada a lo largo de la línea de sección A-A; La Fig. 7 es una sección transversal parcial de la tira de prueba ilustrada en la Fig. 6, tomada dentro del área de detalle B; La Fig. 8 es una vista esquemática de la tira de prueba ilustrada en la Fig. 5; ¦ La Fig. 9 es una vista en planta superior del sustrato de la tira de prueba mostrada en la Fig. 5 de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Fig. 10 es una vista en planta del fondo del sustrato de tira de prueba mostrado en la Fig. 5 de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Fig. 11 es una vista del sustrato de tira de prueba mostrado en la Fig. 5 en elevación de acuerdo con modalidades de la presente invención.

La Fig. 12 es una vista esquemática de una tira de prueba de acuerdo con modalidades adicionales de la presente invención; La Fig. 13 es un diagrama de bloques que representa los componentes de un dispositivo de lectura de acuerdo con modalidades de la presente invención; La Fig. 14 es un diagrama de flujo que representa aspectos de un proceso para medir el potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido dé acuerdo con modalidades de la presente invención; La Fig. 15 es una vista en elevación esquemática de una tira de prueba de acuerdo con otras modalidades de la presente invención; La Fig. 16 es una vista en planta superior de la tira de prueba de acuerdo con la Fig. 15; La Fig. 17 es una vista en planta superior de una tira de prueba de acuerdo con modalidades adicionales de la presente invención; La Fig. 18 representa los componentes de la electrónica de lectura 1304 y una tira de prueba interconectada 104 de acuerdo con modalidades de la. presente invención; La Fig. 19 es un diagrama de flujo que representa aspectos de un proceso para medir el potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido de acuerdo con otras modalidades de la presente invención; y Las Figs . 20A-B son gráficas que representan valores de ORP ejemplares para el plasma normal y de trauma utilizando una tira de prueba y el aparato de lectura de acuerdo con modalidades de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La Fig. 1 representa un sistema 100 para medir el potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido de acuerdo con modalidades de la presente invención. El sistema 100 generalmente incluye una tira de prueba 104 y un dispositivo de lectura 108. También se muestra como una parte del sistema 100 una fuente de muestra de fluido 112 para suministrar una muestra de fluido 116.

La tira de prueba 104 generalmente incluye una cámara de muestra 120. La cámara de muestra 120 puede corresponder a una abertura de la capa sobrepuesta de tira de prueba 124 formada en una capa sobrepuesta de tira de prueba 128. La capa sobrepuesta de tira de prueba 128 se puede interconectar a un sustrato de tira de prueba 132. Un número de contactos eléctricos 136 se puede proporcionar en una región de lectura 140. Los contactos eléctricos 136 se pueden asociar con varios conductores y otros componentes de la tira de prueba 104, como será descrito en mayor detalle en otra parte en la presente.

El dispositivo de lectura 108 puede incluir un conjunto de contactos del dispositivo de lectura 144. Los contactos del dispositivo de lectura 144 generalmente se configuran para establecer una conexión eléctrica entre el dispositivo de lectura 108 y los contactos eléctricos 136 de la tira de prueba 104. Como se muestra en el sistema ejemplar 100, los contactos del dispositivo de lecura 144 se pueden asociar con una abertura de lectura 148 que recibe la región de lectura 140 de la tira de prueba 104 cuando la tira de prueba 104 se une con el dispositivo de lectura 108 tal que una señal eléctrica se puede leer de los contactos eléctricos 136 de la tira de prueba 104 mediante el dispositivo de lectura 108. Alternativamente, los contactos del dispositivo de lectura 144 pueden comprender dos o más alambres o conductores flexibles que se pueden llevar en contacto con los contactos eléctricos 136 de la tira de prueba 104.

En general, el dispositivo de lectura 108 comprende un voltímetro. Más particularmente, el dispositivo de lectura 108 opera para leer un voltaje entre dos contactos de lectura. Por consiguiente, los contactos del dispositivo de lectura 144 operan para leer un potencial eléctrico o un voltaje entre cualquiera de dos contactos eléctricos 136 de la tira de prueba 104. De acuerdo con modalidades adicionales, el dispositivo de lectura 108 puede realizar una medición galvanostática, como es descrito en mayor detalle en otra parte en la presente. Alternativamente, de acuerdo con modalidades de la presente invención, antes que proporcionar tres' contactos eléctricos 136, una tira de prueba 104 puede incluir dos contactos eléctricos 136. De manera similar, el dispositivo de lectura 108 puede incluir dos contactos del dispositivo de lectura 144. Por otra parte, el arreglo particular de los contactos del dispositivo de lectura 144 y/o abertura de lectura 148 puede variar con el fin de ajustar el contacto eléctrico diferente 136 y los arreglos de región de lectura 140 de diferentes tiras de prueba 104.

El dispositivo de lectura 108 adicionalmente puede incluir uns salida para usuario 152. Por ejemplo, la salida para usuario 152 puede comprender un dispositivo de visualización para proporcionar la información del potencial de oxidación-reducción que considera la muestra de fluido 116 a un profesional. Alternativamente o además, la salida para usuario 152 puede comprender un altavoz u otra fuente de salida audible. Además, una entrada para usuario 156 se puede proporcionar para permitir a un profesional controlar los aspectos de la operación del dispositivo de lectura 108.

De acuerdo con modalidades de la presente invención, la muestra de fluido 116 puede comprender sangre o un producto sanguíneo. Por ejemplo, la muestra de fluido 116 puede incluir sangre entera humana o plasma. La fuente de muestra de fluido 112 puede comprender cualquier recipiente o aparato adecuado para colocar un volumen apropiado de muestra de fluido 116 en la cámara de muestra 120 de la tira de prueba 104. Por consiguiente, ejemplos de un aparato de fluido de muestra 112 incluye una jeringa, una lanceta, una pipeta, un frasquito, u otro recipiente o dispositivo.

La Fig. 2 ilustra componentes de una tira de prueba 104 con la capa sobrepuesta de tira de prueba 128 removida. En general, el sustrato 132 lleva y/o tiene formado sobre el mismo un número de conductores eléctricamente conductivos 204 que terminan en los contactos de lectura de la tira de prueba 136. El sustrato 132 por sí mismo puede comprender un material dieléctrico. Por otra parte, el sustrato 132' puede comprender una superficie sustancialmente plana sobre la cual se pueden interconectar o formar varios componentes de la tira de prueba 104. De acuerdo con modalidades adicionales, el sustrato 132 de la tira de prueba 104 puede comprender una depresión o cavidad 206 en un área correspondiente a la cámara de muestra 120 de la tira de prueba 104.

Por lo menos uno de los conductores 204 es un primer conductor de prueba o electrodo de trabajo 208 que se extiende entre una primer área 212 correspondiente a o dentro de la cámara de muestra 120. de la tira de prueba 104 y una segunda área 216 correspondiente al contacto de lectura 136 del electrodo de trabajo 208. De acuerdo con modalidades de la presente invención, por lo menos la primera área 212 del electrodo de trabajo 208 se forma de un material eléctricamente conductivo que tiene una composición sustancialmente continua y/o uniforme. Se debe entender que, como se utiliza en la presente, una composición sustancialmente continua y/o uniforme significa que el material que comprende la lectura de trabajo 208 tiene la misma composición química y/o una estructura molecular en cualquier punto en una sección transversal de una porción del electrodo de trabajo 208 como en cualquier otro punto en la sección transversal del electrodo de trabajo 208. Más particularmente, el material eléctricamente conductivo del electrodo de trabajo 208 de preferencia no está recubierto o sustancialmente no recubierto por una sustancia seleccionada para interactuar químicamente con respecto al fluido de muestra 116.

Como ejemplos, y sin limitaciones necesariamente importantes en las reivindicaciones, el electrodo de trabajo' 208 puede comprender una tinta eléctricamente conductiva depositada sobre el sustrato 132 en una operación de impresión. De acuerdo con modalidades ejemplares adicionales, el electrodo de trabajo 208 puede comprender una capa eléctricamente conductiva laminada o de otra manera unida al sustrato 132.

Una tira de prueba 104 de acuerdo con modalidades de la presente invención adicionalmente incluye un conductor 204 que comprende un conductor o electrodo de referencia 220. El conductor de referencia 220 generalmente se extiende entre una celda de referencia 224 y una región de lectura del conductor de referencia 228. De acuerdo con modalidades ejemplares de la presente invención, el conductor de referencia 220 se puede formar utilizando el mismo o similar proceso como el electrodo de trabajo.

La celda de referencia 224 se selecciona para proporcionar un potencial de voltaje conocido. Por ejemplo, la celda de referencia 224 puede comprender una semi-celda de plata/cloruro de plata, cobre/sulfato de cobre, mercurio/cloruro mercuroso, electrodo de hidrógeno estándar, u otra semi-celda de referencia electroquímica.

Un puente 232 se extiende entre la celda de referencia 224 y la cámara de muestra 120. De acuerdo con modalidades de la presente invención, el puente 232 puede comprender un filtro. Por ejemplo, el puente 232 se puede formar de papel filtro. Como se puede apreciar por uno de habilidad en la técnica después de la consideración de la presente descripción, cuando una muestra de fluido 116 se coloca en la cámara de muestra 120, el papel filtro se humecta, estableciendo un puente eléctricamente conductivo 232 entre la muestra de fluido 116 en la cámara de muestra 120 y la celda de referencia 224.

Una tira de prueba 104 de acuerdo con modalidades de la presente invención también puede incluir un segundo conductor de prueba o electrodo contrario 236. El electrodo contrario 236 puede generalmente asemejarse al electrodo de trabajo 208. Por consiguiente, el electrodo contrario 236 se puede formar de una sustancia eléctricamente conductiva sustancialmente continua o uniforme que se extiende desde una primer área 240 que está coincidente con la cámara de muestra 120, a una segunda área 244, correspondiente a la porción de lectura 136 el electrodo contrario 236.

Con referencia ahora a la Fig. 3, una capa sobrepuesta 128 de la tira de prueba 104 de acuerdo con modalidades de la presente invención se ilustra en una vista en planta. La capa sobrepuesta 128 de la tira de prueba 104 incluye una abertura de tira de prueba 124 correspondiente a la cámara de muestra 120 de la tira de prueba ensamblada 104. De acuerdo con modalidades de la presente invención, la capa sobrepuesta de tira de prueba 128 puede comprender una pieza plana de material dieléctrico que se une o se lamina al sustrato 132 tal que los conductores 204, celda de referencia 224 y el puente 232 se mantienen entre el sustrato 132 y la capa sobrepuesta 128. De acuerdo con modalidades adicionales de la presente invención, un filtro o elemento de filtro 304 puede extenderse a través de la abertura de tira de prueba 124. El filtro 304 puede comprender una membrana que funciona para permitir que el plasma en una muestra de fluido 116 que comprende la sangre entera pase a través de la abertura de tira de prueba a la cámara de muestra 120. De acuerdo con por lo menos algunas modalidades de la presente invención, el filtro 304 puede comprender papel filtro. Por otra parte, de acuerdo con otras modalidades de la presente invención, el filtro 304 puede extenderse entre la cámara de muestra 120 y la celda de referencia 124 para formar un puente 232 por lo menos cuando se humecta el filtro 304.

La Fig. 4 ilustra una tira de prueba ensamblada 104 de acuerdo con modalidades de la presente invención en una vista en planta. Por otra parte, varias características de la tira de prueba 104 que están bajo la capa sobrepuesta de la tira de prueba 128 en la tira de prueba ensamblada 104 se muestran por linea de guiones, para ilustrar sus ubicaciones relativas. Como se puede apreciar por uno de habilidad en la técnica después de la consideración de la presente descripción, ausente de la presencia de la muestra de fluido adecuada 116 en la cámara de muestra 120, los diversos conductores 203 no están en contacto eléctrico entre sí. En particular, el contacto eléctrico entre los conductores 204 no se establece hasta que una muestra de fluido adecuada 116 se coloca en la cámara de muestra 120, y el puente 232 se ha humectado lo suficiente para colocar . el conductor de referencia 220 en contacto eléctrico con el electrodo de trabajo 208 y/o el electrodo contrario 236 a través de la muestra de fluido 116. Por otra parte, un circuito eléctrico que incluye cualquiera de dos de los conductores 204 no se completa hasta que la tira de prueba se interconecta operativamente al dispositivo de lectura 108.

La Fig. 5 ilustra una tira de prueba 104 de acuerdo con otras modalidades de la presente invención en una vista en planta. La tira de prueba 104 generalmente incluye un sustrato 132 con una capa sobrepuesta de tira de prueba 128 que cubre por lo menos una porción del sustrato 132. La capa sobrepuesta de tira de prueba 128 incluye una abertura de tira de prueba 124 en un área correspondiente a una cámara de muestra 120. Como se muestra, una primera área 212 del conductor de prueba 208 se extiende en la cámara de muestra 120. Una segunda área 216 del conductor de prueba 108 correspondiente al contacto de lectura 236 está en una posición del sustrato 132 que corresponde a la región de lectura 140 de la tira de prueba 104, y no es cubierta por la capa sobrepuesta de tira de prueba 128.

La Fig. 6 es una sección transversal de la tira de prueba 104 ilustrada en la Fig. 5, tomada a lo largo de la linea de sección A-A. En esta modalidad, la celda de referencia 224 está contenida dentro un volumen de gel 604. El volumen de gel 604 se define por una abertura 608 formado en el sustrato 132. El fondo de volumen de gel 604 se une por una placa portadora de la celda de referencia 612. La parte superior del volumen de gel 604 se cierra parcialmente por la capa sobrepuesta de la tira de prueba 128.

La Fig. 7 es. una sección transversal parcial de la tira de prueba 104. ilustrada en la Fig. 6, tomada dentro del área de detalle B. Como se muestra en la Fig. 7, una muesca 704 en la abertura 608 formada en el sustrato 132 por lo menos parcialmente se sobrepone a la abertura de tira de prueba 124 formada en la capa sobrepuesta de tira de prueba 128. Por consiguiente, el volumen de gel 604 está en comunicación con la cámara de muestra 120. Como un resultado, por lo menos una porción de una muestra de fluido 116 colocada en la cámara de muestra 120 puede introducir el volumen de gel 604, tal que la muestra de fluido 116 entra en contacto con un gel 708. Más particularmente, el gel 708 por lo menos parcialmente rellena el volumen de gel 604. De acuerdo con modalidades de la presente invención, el gel 708 puede comprender una solución iónica o electrolítica.' Por consiguiente, el gel 708 funciona para colocar la muestra de fluido en contacto eléctrico con la celda de referencia 224.

Con referencia nuevamente a la Fig. 5, se puede observar que la muesca 704 en la abertura 608 formada en el sustrato 132 y la abertura de tira de prueba 124 formada en la capa sobrepuesta de tira de prueba 128 coopera para colocar la cámara de muestra 120 en comunicación con el volumen de gel 604.

También visible en la Fig. 7 es un filtro 304 que cubre la cámara de muestra 120. El filtro 304 puede ser una membrana que separa el plasma sanguíneo de la sangre entera colocada dentro o sobre la cámara de muestra 120, de modo que el plasma sanguíneo entra en contacto con la primera área 212 del conductor de prueba 208 y el gel 708 en el volumen de gel 604. En esta modalidad ejemplar, el conductor de referencia 220 está en un lado del sustrato 132 opuesta al lado que lleva el conductor de prueba 208. El conductor de referencia 220 se puede colocar en contacto eléctrico con la celda de referencia 224 a través del contacto eléctrico con una placa portadora eléctricamente conductiva 612.

La Fig. 8 es una vista esquemática de la tira de prueba 104 ilustrada en la Fig. 5. En esta vista esquemática, se puede observar que el electrodo de trabajo 208 se forma sobre el sustrato 132, y se extiende desde la primera área 212 a la segunda área 216. Además, en esta modalidad la celda de referencia 224 se centra en una placa portadora de celda de referencia eléctricamente conductiva 612.

La Fig. 9 es una vista en planta superior del sustrato 132 de la tira de prueba 194 mostrada en la Fig. 5, la Fig. 10 es una vista en planta de fondo del sustrato de la tira de prueba 132 y la Fig. 11 es una vista de ese sustrato de tira de prueba 132 en elevación. Como se muestra en la Fig. 9, la abertura 608 en el sustrato 132 puede ser circular, con una muesca 704 formada en una periferia de la misma. La Fig. 10 muestra el conductor de referencia 220 que se forma en un lado del sustrato 132 opuesto al lado que lleva el conductor de trabajo 208. En particular, el conductor de referencia 220 puede incluir una porción circular que circunda un área exterior del volumen de gel 604. Por otra parte, el conductor de prueba 208 y el conductor de referencia 220 se puede formar en lados opuestos del sustrato 132 (ver la Fig. 11) .

Con referencia ahora a la Fig. 12, se ilustra una vista esquemática de una tira de prueba 104 de acuerdo con modalidades adicionales de la presente invención. En particular, esta modalidad incluye una cápsula 1204 que contiene un gel iónico u otro electrolito. Un miembro absorbedor por capilaridad 1208 se coloca bajo la cápsula 1204. El miembro absorbedor por capilaridad 1208 incluye una lengüeta 1212 que está en comunicación con la cámara de muestra 120. En el uso, la cápsula 1204 se rompe, se humecta el miembro absorbedor por capilaridad 1208 y de esta manera de establece un puente de sal entre la celda de referencia 224 y la muestra de fluido 116 en la cámara de muestra 120.

En la tira de prueba ensamblada 104, la cápsula de gel 1204 y el miembro absorbedor por capilaridad 1208 se mantienen dentro de una abertura 608 formada en el sustrato 132, entre la capa sobrepuesta de tira de prueba 128 y la placa portadora de celda de referencia 612.

La Fig. 13 es un diagrama de bloques que representa los componentes de un dispositivo de lectura 108 de acuerdo con modalidades de la presente invención. En general, el dispositivo de lectura 108 incluye una pluralidad de contactos del dispositivo de lectura 144. Los contactos del dispositivo de lectura 144 se pueden asociar con una estructura receptora, tal como la abertura 148 ilustrada en la Fig. 1, para interconectar mecánicamente el dispositivo de lectura 108 a una tira de prueba 104, para facilitar una interconexión eléctrica entre por lo menos dos contactos de dispositivo de lectura 144 y por lo menos dos contactos eléctricos 136 de la tira de prueba 104. Alternativamente o además, los contactos del dispositivo de prueba 144 pueden comprender conductores conductivos o sondas que se pueden colocar selectivamente en contacto con contactos eléctricos 136 de una tira de prueba 104.

El dispositivo de lectura 108 también incluye o comprende un voltímetro o porción electrónica de lectura 1304. Como se puede apreciar por un experto en la técnica, la electrónica de lectura 1304 se puede implementar de varias maneras. Por ejemplo, la electrónica de lectura 1304 puede comprender un galvanostato. Como otro ejemplo, la electrónica de punto final puede comprender un potenciostato . Como un ejemplo adicional, la electrónica de lectura 1304 puede comprender un voltímetro digital y un convertidor de integración. De acuerdo con modalidades adicionales, la electrónica de lectura 1304 puede comprender un voltímetro análogo o un voltímetro de balance nulo digital o analógico.

Un procesador 1308 que incluye y/o está asociado con la memoria 1312 se puede proporcionar para controlar varios aspectos de la operación del dispositivo de lectura. 108. El procesador 1308, por ejemplo, que ejecuta las instrucciones almacenadas en la memoria 1312, puede implementar un proceso de acuerdo con el cual el voltaje entre el electrodo de trabajo 208 (o alternativamente el electrodo contrario 236) y el electrodo de referencia 220 se monitorea a través del tiempo mediante la electrónica de lectura 1304. Por otra parte, este voltaje se puede monitorear mientras que la electrónica de lectura 1304 aplica una corriente a través de por lo menos el electrodo contrario 236 y el electrodo de trabajo 208. El procesador 1308 además puede operar para calcular y causar que sea visualizado un indicativo de lectura del potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido 116 mantenido en la cámara de muestra 120 desde la lectura de voltaje mediante la electrónica de lectura 1304.

Para proporcionar información que considera el potencial de oxidación-reducción determinado de una muestra de fluido 116 en la cámara de muestra 120 a un usuario, se proporciona una salida para usuario 152. La salida para usuario 152, en una modalidad ejemplar, puede comprender una salida digital que visualiza el valor de potencial de oxidación-reducción. Alternativamente o además, la salida para usuario 152 puede incluir lámparas indicadoras, un salida analógica, u otra salida visualmente discernible. De acuerdo con modalidades todavía adicionales, la salida para usuario 152 puede incluir una salida audible, tal como un tono seleccionado o secuencia de tonos o lenguaje generado por la máquina.

Una entrada para usuario 156 se puede incluir para recibir la información de control desde un usuario. Por ejemplo, la entrada para usuario 156 puede recibir la entrada para encender o apagar el dispositivo de lectura 108, . para realizar el diagnóstico relacionado con la operación apropiada del dispositivo de lectura 108, para recibir la entrada que considera varios parámetros de operación, u otra entrada de usuario. Como ejemplos, la entrada para usuario 156 puede incluir botones, conmutadores, tableros y/o una interfaz de pantalla táctil integrada con un dispositivo visualizador, tal como se puede incluir en la salida para usuario 152.

El dispositivo de lectura 108 adicionalmente puede incluir una interfaz de comunicaciones 1316. La interfaz de comunicaciones 1316, si es proporcionada, puede apoyar las interconexiones entre el dispositivo de lectura 108 y otros sistemas o dispositivos. Por ejemplo, la interfaz de comunicaciones 1316 puede comprender una conexión de Ethernet alámbrica o inalámbrica, un puerto de barra conectora de serie universal, o un puerto IEEE 1394 para interconectar el dispositivo de lectura 108 a una computadora personal o red de computadoras .

Además, aunque un dispositivo de lectura ejemplar 108 que comprende un dispositivo independiente dedicado que puede o no puede ser interconectado a otros dispositivos se ha descrito, las modalidades de la presente invención no son de esta manera limitadas. Por ejemplo, un dispositivo de lectura 108 de acuerdo con modalidades de las presentes invenciones se puede implementar como un voltímetro estándar. De acuerdo con otras modalidades, el dispositivo de lectura 108 puede comprender una prueba eléctrica o sistema de diagnóstico, tal como un potentiostato configurable para el usuario y/o galvanostato operado solo o en combinación con una computadora personal. De acuerdo con todavía otras modalidades, un dispositivo de lectura 108 se puede implementar como una computadora personal que funciona en programación adecuada y que proporciona una interfaz capaz de detectar un voltaje entre un electrodo de trabajo 208 y un electrodo de referencia 220 en una tira de prueba 104.

La Fig. 14 ilustra aspectos de un método para determinar el potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido 116 de acuerdo con modalidades de la presente invención. Inicialmente, en la etapa 1404, una muestra de fluido 116 se obtiene de un sujeto de prueba o paciente. De acuerdo con modalidades de la presente invención, la muestra de fluido 116 comprende sangre entera o producto sanguíneo, tal como plasma. Como se puede apreciar por un experto en la técnica, una muestra de fluido 116 que comprende sangre entera o un producto sanguíneo se puede obtener de un sujeto de prueba, por ejemplo- utilizando una jeringa y aguja o una lanceta. De acuerdo con modalidades adicionales, la muestra de fluido puede incluir cualquier fluido de un sujeto de prueba viviente. Por otra parte, un sujeto de prueba puede incluir un humano o cualquier otro mamífero o animal.

En la etapa 1408, la muestra de fluido 116 se coloca en la cámara de muestra 120 de una tira de prueba 104. Donde la muestra de fluido 116 comprende plasma, el plasma se puede separar de la sangre entera en un proceso separado. Alternativamente, donde el fluido de muestra 116 comprende sangre entera, un filtro 304 sobre la cámara de muestra 120 puede operar para filtrar otros componentes de la' sangre entera del componente de plasma. El componente de plasma de la muestra de fluido 116 luego se deja recolectar en la cámara de muestra 120 o una porción de la cámara de muestra 120.

En la etapa 1412, un puente eléctricamente conductivo 232 entre la celda de referencia 224 y la cámara de muestra 120 se establece. De acuerdo con por lo menos algunas modalidades de la presente invención, esto se puede realizar al humectar un puente 232 formado utilizando por. lo menos una porción de un filtro 304 que comprende una tira de papel filtro, para de esta manera establecer una conexión de puente de sal entre la cámara de muestra 120 y la celda de referencia 224. De acuerdo con otras modalidades, esta se puede realizar al colocar la muestra de fluido 116 en contacto con un gel\ de electrolítico que también está en contacto con la celda de referencia 224, ya sea directamente o en conexión con un filtro 304 y/o un puente. 232. En la etapa 1416, el conductor de prueba 208 y el conductor de referencia 220 se interconectan a los contactos eléctricos 144 y un dispositivo de lectura 108. En la etapa 1420, el voltaje o potencial eléctrico entre el electrodo de trabajo o conductor de prueba 208 y el electrodo de referencia 220 se determina. Después de que ha transcurrido un intervalo seleccionado, una lectura subsecuente del voltaje entre el electrodo de trabajo o el conductor de prueba 208 y el electrodo de celda de referencia 220 se toma (etapa 1424). En la etapa 1428, se hace una determinación en cuanto a si la velocidad de cambio entre las dos lecturas indica que el sistema ha alcanzado equilibrio y por lo tanto que se ha obtenido una lectura confiable. Si se determina que el sistema no ha alcanzado el equilibrio, el sistema regresa a la etapa 1424, y una lectura subsecuente adicional del voltaje entre el electrodo de trabajo 208 y el electrodo de la celda de referencia 220 se toma. Si se determina en la etapa 1428 que el sistema se ha estabilizado, la medición del potencial de oxidación-reducción de la muestra de fluido 116 en la cámara de muestra' 120 se puede mandar a las salidas (etapa 1432). Por ejemplo, una indicación del potencial de oxidación-reducción de la muestra de fluido 116 se puede hacer salir a través de la salida para el usuario 152 y/o hacer salir a otro dispositivo a través de una interfaz de comunicaciones 1316.

De acuerdo con todavía otras modalidades, un procedimiento de ajuste de curva se puede realizar con el fin de determinar el potencial de oxidación-reducción de la muestra 116. Por ejemplo, el voltaje entre el electrodo de trabajo 208 y el electrodo de la celda de referencia 220 se pueden tomar por lo menos en tres puntos diferentes en el tiempo, y los datos así obtenidos se pueden aplicar a un algoritmo de ajuste de curva para llegar a una lectura de potencial de oxidación-reducción. El algoritmo de ajuste de curva puede comprender una ecuación de difusión, un algoritmo de ajuste de curva polinomial, o cualquier otro algoritmo de ajuste de curva.

De acuerdo con modalidades de la presente invención, una tira de prueba 104 se puede formar utilizando un sustrato 132 que comprende cualquier material dieléctrico capaz de proporcionar soporte mecánico a los conductores 204 y otros componentes. Por consiguiente, el sustrato 132 puede comprender plástico, cerámica, vidrio u otro material. Por otra parte, el sustrato 132 puede comprender una lámina plana de material. Los conductores 204 se pueden formar a través de varios medios. Por ejemplo, los conductores 204 se pueden depositar como una tinta conductiva sobre el sustrato 132. Ejemplos de la tinta conductiva adecuada incluye tintas de grafito y metales nobles, tal como oro, plata, platino o iridio. Los conductores 204 también se pueden formar a través de otros diversos procesos de deposición y/o grabado. Por otra parte, la celda de referencia 224 y el puente 232 se pueden aplicar al colocar materiales apropiados sobre el sustrato 132.

La capa sobrepuesta de tira de prueba 128 puede comprender el mismo o un material similar como el sustrato 132. Por otra parte, la capa sobrepuesta de tira de prueba 128 puede incluir una abertura de tira de prueba 124 correspondiente a la cámara de muestra 120. Ea capa sobrepuesta de tira de prueba 128 se puede unir al sustrato 132, tal que alguno o todos de los otros componentes, tales como los conductores 204, celda de referencia 224 y puente 232, son por lo menos parcialmente mantenidos entre una superficie superior sustancialmente plana del sustrato 132 y una superficie de fondo sustancialmente plana de la capa sobrepuesta de tira de prueba 128.

La celda de referencia 224 puede comprender cualquier semi celda química o electrodo que es capaz de proporcionar un voltaje de referencia conocido. Por consiguiente la celda de referencia 224 puede comprender un electrodo de hidrógeno estándar, un electrodo de plata/cloruro de plata, un electrodo de calomel, un electrodo de sulfato mercuroso, un electrodo de óxido mercúrico o un electrodo de cobre/sulfato de cobre. En modalidades de una tira de prueba 104 que comprende un gel 708, ese gel 708 puede comprender cualquier líquido iónico, solución electrolítica o gel iónico. Ejemplos de geles adecuados 708 incluyen polímeros catiónicos, líquidos iónicos y electrolitos gelificados.

Una modalidad adicional de la presente invención ahora es descrita con referencia a las Figs. 15 y 16. La Fig. 15 ilustra una vista esquemática de una tira de prueba 194 de acuerdo con modalidades de la presente invención. La Fig. 16 ilustra la tira de prueba 104 de la Fig. 15 en la vista en planta superior. La tira de prueba 104 incluye un sustrato 132. Más particularmente, el sustrato 132 en esta modalidad ejemplar incluye una capa de soporte estructural 1504 y una capa de barrera 1508. La capa de barrera 1508 puede comprender una capa que es impermeable a los líquidos. Por ejemplo, la capa de barrera 1508 puede comprender una película de poliéster orientada, tal como, pero no limitada a un polietilen tereftalato biaxialmente orientado, tal como Mylar™. La capa de soporte estructural 1504 puede comprender una fibra o capa de polímero que es suficientemente rígida para proporcionar soporte mecánico para las capas subsecuentes, tal, pero no limitado a un material de poliéster .

Los conductores eléctricamente conductivos 204 son soportados por la capa de barrera 1508. Como un ejemplo, y sin limitación, los conductores conductivos 204 se pueden depositar sobre la superficie de la capa de barrera 1508 mediante un proceso de pulverización catódica, impresión, grabado, estarcido o enchapado. Los conductores eléctricamente conductivos 204 se pueden formar de un material eléctricamente conductivo. Ejemplos de materiales eléctricamente conductivos adecuados incluyen platino, oro y carbono impurificado. Los conductores conductivos 204 se pueden formar en varios patrones. En general, los conductores conductivos 204 incluyen un electrodo de trabajo 208, un electrodo de referencia 220 y un electrodo contrario 236.

Una celda de referencia 224 se puede colocar dentro de un gel 708 depositado sobre la capa de barrera 1508. Por otra parte, por lo menos algo del gel 708 se coloca sobre o en contacto con una porción del conductor de referencia o electrodo 220. Una capa dieléctrica 1512 se puede colocar sobre o formar sobre las porciones de la capa de barrera 1508. Por ejemplo, la capa dieléctrica 1512 se pueden cubrir porciones de los diversos conductores eléctricamente conductivos 204, mientras que dejan porciones de los conductores eléctricamente conductivos 204 correspondiente a una región de lectura 140 de los conductores eléctricamente conductivos 204 no cubiertos. Además, la capa dieléctrica 1512 puede incluir una primera abertura 1516 que deja una primera área 212 del electrodo de trabajo 208 y un primera área 240 del electrodo contrario 236 no cubierto y expuesto a un. volumen correspondiente a una cámara de muestra 120. La capa dieléctrica 1512 adicionalmente puede incluir una segunda abertura 1520. La segunda abertura 1520 puede corresponder a la celda de referencia 224 y/o el gel 708. Como un ejemplo, la capa dieléctrica 1512 se puede formar de una película dieléctrica, o un material dieléctrico depositado (por ejemplo, impreso).

Un filtro 304 se proporciona el cual se extiende desde un área que abarca por lo menos parte de la primera abertura 1516 y la segunda abertura 1520 de la capa dieléctrica 1512. Como con otras modalidades descritas en la presente, el filtro 304 puede funcionar, cuando se humecta, como un puente 232 para conectar eléctricamente una porción de una muestra 116 dentro de la cámara de muestra 120 a la celda de referencia 224, directamente o a través del gel 708.

Una capa espadadora 1524 se interconecta a la capa dieléctrica 1512. La capa espadadora 1524 incluye una abertura de capa espadadora 1528. La abertura de capa espadadora 1528 puede tener un área que es la misma como o más grande que un área del filtro 304. Por consiguiente, la abertura de capa espadadora 1528 puede definir el perímetro de un volumen que es completa o sustancialmente ocupado por el filtro 304.

Enseguida, una capa sobrepuesta de tira de prueba 128 se puede interconectar a la capa espaciadora 1524. La capa sobrepuesta de tira de prueba 128 generalmente incluye una abertura de capa sobrepuesta 124. En general, la abertura de capa sobrepuesta 124 coopera con la abertura 1528 de la capa espaciadora 1524 para definir porciones de una cámara de muestra 120.

De acuerdo con modalidades de la presente descripción, la capa de soporte estructural 1504 y la capa de barrera 1508 tienen la misma o sustancialmente longitudes similares y anchos, y se adhieren o se unen entre si para formar el sustrato laminado 132. La capa dieléctrica 1512, la capa espaciadora 1524 y la capa sobrepuesta de la tira de prueba 128 tienen la misma o una longitud y ancho similares entre si, y una longitud que es menor que la longitud del sustrato laminado 132. Por consiguiente, la capa dieléctrica 1512, la capa espaciadora 1524 y la capa sobrepuesta de tira de prueba 128 deja una región de lectura 140 de la tira de prueba 104 de los conductores eléctricamente conductivos 204, no cubiertos .

Una tira de prueba 104 de acuerdo con las modalidades de la presente invención puede adicionalmente incluir una capa protectora 1532. La capa protectora 1532 puede tener una longitud y ancho que es el mismo o similar a la longitud y ancho del sustrato 132, para cubrir la superficie superior de la tira de prueba 104 (es decir, la superficie de la tira de prueba 104 opuesta al sustrato 132) en su totalidad. Por consiguiente, la capa protectora 1532 se remueve de la tira de prueba 104 antes del uso. La capa protectora 1532 puede comprender una película sellante, tal como un material polimérico.

Por lo menos un de los conductores 204 es un electrodo de trabajo o un primer conductor de prueba 208 que se extiende entre una- primera área 212 correspondiente a o dentro de la cámara de muestra 120 y una segunda área 216 correspondiente al contacto de lectura 136 del electrodo de trabajo 208. Otro conductor 204 comprende un conductor de referencia 220. El conductor de referencia 220 se extiende entre la celda de referencia 224 y una región de lectura del conductor de referencia 228. Por otra parte, de acuerdo con modalidades de la presente invención la tira de prueba 104 opcionalmente puede incluir un segundo conductor de prueba o electrodo contrario 236. El electrodo contrario 236 puede generalmente asemejarse al electrodo de trabajo 208.

De acuerdo con modalidades de la presente invención, por lo menos algunos, si no es que la mayoría o todos, de los conductores 204 se forman al imprimir un material eléctricamente conductivo. Ejemplos no limitantes de materiales eléctricamente conductivos son carbono (tal como negro de carbono, nanotubos de carbono, láminas de grafeno, grafito y bolas voluminosas) , materiales metálicos (tal como formas de polvo de cobre, plata, oro y otros materiales metálicos conductivos conocidos) y polímeros conductivos. Además, el material conductivo se imprime en la forma de una composición sustancialmente continua y/o uniforme, como es descrito en lo anterior. De acuerdo con modalidades adicionales, los conductores 204 se forman al pulverizar catódicamente oro, platino o algún otro metal.

Una vista en planta superior de la tira de prueba 104 ilustrada en la Fig. 15 se muestra en la Fig. 16. En esta vista, la película sellante 1532, la capa sobrepuesta de tira de prueba 128, el espaciador 1524, el filtro 304 y la capa dieléctrica 1512 se representan como que son transparentes, de modo que se pueden observar las posiciones relativas de los diversos componentes de la tira de prueba 104.

La tira de prueba 104 forma una celda de prueba electroquímica. En particular, cuando una muestra de sangre se ha colocado en una celda de muestra 120, por ejemplo, a través de la abertura 124 de la capa de capa sobrepuesta de tira de prueba 128, la celda de prueba electroquímica comprende el plasma separado, contenido dentro de la cámara de muestra 120 y la humectación del filtro 304, el gel 708 y la celda de referencia 224. El potencial eléctrico de la celda de prueba luego se puede leer al interconectar por lo menos uno del · electrodo de trabajo 208 y el electrodo contrario 236 y el conductor de referencia 220 a un aparato o dispositivo de lectura 108.

La Fig. 17 ilustra un ejemplo de una tira de prueba 104 de acuerdo con otras modalidades de la presente invención en una vista en planta superior. En este ejemplo, la película sellante 132, la capa sobrepuesta de tira de prueba 128, el espaciador 1524, el filtro 304, y la capa dieléctrica 1572 se representan como que son' transparentes, de modo que se pueden observar las posiciones relativas de los diversos componentes de la tira de prueba 104. El filtro 304 se extiende desde la cámara de muestra 120 a un área que incluye un gel 708. La celda de referencia 224 en esta modalidad comprende un semicelda de Ag/AgCl que es circundada por un gel de hidroxietil celulosa 708. Además, por lo menos una porción de la celda de referencia 224 puede estar en contacto directo con el conductor de referencia 220. Los conductores eléctricamente conductivos 204 pueden comprender oro pulverizado catódicamente y/o platino pulverizado catódicamente. El uso del metal pulverizado catódicamente puede proporcionar una superficie más uniforme de una tinta conductiva. Alternativamente, los conductores eléctricamente conductivo 204 se pueden formar de la tinta eléctricamente conductiva. Como un ejemplo, los conductores eléctricamente conductivos 204 se pueden depositar en una capa que es de aproximadamente 5,000 Angstroms de espesor.

De acuerdo con modalidades de la presente invención, el procedimiento para aplicar el gel 708 sobre la celda de referencia 224 se puede controlar, con el fin de obtener resultados más consistentes. Por ejemplo, el gel 708 se puede secar bajo condiciones que limitan o reducen la formación de microcuarteaduras u otras discontinuidades. Por consiguiente, el secado del gel 708 se puede realizar a temperaturas y presiones ambientales, mientras que se aplica calor, en un vacio y los similares. Como una alternativa a un gel seco 709, un gel 708 se puede contener dentro de una cápsula, que es rota inmediatamente antes del uso de la tira de prueba 104. Alternativamente o además, se pueden utilizar diferentes composiciones del gel 708. Por ejemplo, un gel que comprende un material de hidroxietil celulosa se puede mezclar con un polímero para promover la consistencia del gel 708 en las tiras de prueba terminadas 104.

La Fig. 18 representa los componentes de un dispositivo de lectura 108 operativamente interconectados a una tira de prueba 104 de acuerdo con modalidades de la presente invención. Más particularmente, se representan las características de un voltímetro o porción de electrónica del lector 1304 de un dispositivo de lectura 108 interconectado a una tira de prueba 104 que contiene una muestra de fluido 116. Como se puede apreciar por uno de habilidad en la técnica después de la consideración de la presente descripción, la tira de prueba 104 que contiene una muestra de fluido 116 comprende una celda electroquímica 1828. La celda electroquímica 1828 incluye la muestra de fluido 116, el gel electrolítico 708 (si es provisto) y la celda de referencia 224. Por' otra parte, la muestra de fluido 116, por ejemplo al humectar un puente 232 y/o filtro 304, coloca las porciones del electrodo de trabajo 208, el electrodo de referencia 220, y el electrodo contrario 236 en contacto eléctrico entre sí.

En general, la electrónica de lectura 1304 incluye un amplificador de potencia 1804. La salida 1808 del amplificador de potencia 1804 comprende una corriente que tiene un punto de ajuste determinado por el voltaje de Vset 1812 proporcionado como una entrada al amplificador de potencia 1804. La corriente de salida 1808 del amplificador de potencial 804 se pasa a un convertidor de potencial de corriente (IE) 1816. La corriente 1808 del amplificador de potencia 1804 se puede suministrar por la via de un resistor 1820 a la entrada negativa del convertidor IE 1816. El convertidor IE 1816 a su vez suministra una corriente de salida 1824 que se proporciona al electrodo contrario 236. La entrada negativa del convertidor IE 1816 se conecta adicionalmente al electrodo de trabajo 208. Como se puede apreciar por uno de habilidad en la técnica después de la consideración de la presente descripción, la resistencia entre el electrodo contrario 236 y el electrodo de trabajo 208 puede variar, dependiendo de la composición y las características de una muestra de fluido 216 colocada en la tira de prueba 104. Sin embargo, el amplificador de potencia 1804 y el convertidor IE 1816, en combinación, proporcionan una corriente constante que se suministra al electrodo contrario 236, y que se pasa a través de la celda electroquímica 1828.

Mientras que la corriente se aplica a través del electrodo contrario 236 y el electrodo de trabajo 208, el potencial de voltaje y el electrodo de trabajo 208 y el electrodo de referencia 220 se monitorea por un amplificador diferencial o electrómetro 1832. Más particularmente, el amplificador diferencial 1832 proporciona la salida de voltaje 1836 que es indicativa del potencial de oxidación-reducción de la muestra 116 colocada dentro de la cámara de muestra 120. Esta salida de voltaje 1836 se puede presentar a un usuario, por ejemplo, a través de la salida 152 del dispositivo de lectura asociado 108.

Con referencia ahora a la Fig. 19, se ilustran aspectos de un método para medir el potencial de oxidación-reducción (ORP) de un fluido de muestra 116. En general, el método incluye las etapas de obtener una muestra de fluido 116 (etapa 1904), colocar la muestra de fluido 116 en la cámara de muestra 120 de una tira de prueba 104 (etapa 1908) y establecer un puente eléctricamente conductivo 232 entre la celda de referencia 224 y la cámara de muestra 120 de la tira de prueba 104, por ejemplo al humectar el filtro 304 con el fluido de muestra 116 (etapa 1912) . Por consiguiente, las etapas 1904 a 1912 son las mismas o similares como las etapas 1404 a 1412 descritos en relación con la Fig. 14 anterior.

En la etapa 1916, el electrodo de trabajo 20.8, el electrodo de referencia 220, y el electrodo contrario 236 se interconectan a los contactos del dispositivo de lectura 144. Por ejemplo, el electrodo contrario 236 se puede interconectar a la salida de corriente 1824 de la electrónica de lectura 1304, el electrodo de trabajo 208 se puede conectar a las entradas negativas del convertidor IE 1816 del electrómetro diferencial 1836 de la electrónica de lectura 1304 y el electrodo de referencia 220 se puede interconectar a una entrada del amplificador diferencial 1832. La electrónica de lectura 1304 luego se opera para proporcionar una corriente que se pasa a través de la celda de referencia 1828, entre el electrodo contrario 236 y el electrodo de trabajo 208 (etapa 1920). Como ejemplos, y sin limitación, la cantidad de corriente pasada entre el electrodo contrario 236 y el electrodo de trabajo 208 por la lectura de electrónicos 1304 puede ser de aproximadamente 10"12 amps a aproximadamente 10~9 amps. De acuerdo con modalidades adicionales, la magnitud de la corriente pasada a través de la celda electroquímica 1828 puede ser de aproximadamente 1 x 10-14 amps. Como ejemplos adicionales, la corriente aplicada se puede variar a través del tiempo. Por ejemplo, se puede seguir una función de etapa, de acuerdo con la cual los cambios de corriente aplicados después de algún punto de tiempo desde un primer valor (por ejemplo, 10~9 amps) a un segundo valor (por ejemplo 10"11 amps) . Mientras que la corriente se aplica entre el electrodo contrario 236 y el electrodo de trabajo 208, la diferencia de potencial entre el electrodo de trabajo 208 y el electrodo de referencia 220 se proporciona como la salida 1836 del amplificador diferencial 1832 (etapa 1924).

La salida 1836 del amplificador diferencial 1832 se puede monitorear a través del tiempo (etapa 1928). La etapa 1932, se puede hacer una determinación en cuanto a si se ha alcanzado el equilibrio. La determinación de que ese equilibrio se ha alcanzado puede incluir el monitoreo de la velocidad de cambio en la señal de salida 1836 del amplificador diferencial 1832, hasta que. la velocidad de cambio ha descendido a un nivel predeterminado. Alternativamente, el voltaje de salida 1836 se puede medir en diferentes puntos en el tiempo, y una de la presentación lineal o curva del cambio en la salida de voltaje 1836 se puede utilizar para llegar a una lectura del potencial de oxidación-reducción. Si se ha alcanzado el equilibrio, el valor de potencial de oxidación-reducción determinado se presenta a un usuario del dispositivo de lectura 108 (etapa 1936) . Por ejemplo, el valor de potencial de oxidación-reducción determinado se puede presentar como un' voltaje medido. Si no se ha alcanzado el equilibrio, el proceso puede regresar a la etapa 1920. Después de que se ha hecho salir el valor ORP, el valor puede finalizar.

La Fig. 20A es una gráfica que representa valores de ORP ejemplares para el plasma normal como se lee utilizando un número de tiras de prueba de muestra de acuerdo con modalidades de la presente invención. La Fig. 20B es una gráfica que representa los valores de ORP ejemplares para plasma de trauma utilizando un número de diferentes tiras de prueba de muestra. La tira de prueba 104 utilizada para obtener los valores de ORP se configura similar a la tira de prueba ejemplar 104 ilustrada en la Fig. 17. Además, cada tira de prueba 104 incorporó 10 pL de gel de Agarosa al 4%/KCL de 3M 708, un puente de sal pequeño 232, un punto central que comprende la celda de referencia 224, y conductores eléctricamente conductivos humectados catódicamente de platino 204. Los valores de ORP se leyeron utilizando la electrónica 1302 que comprende un galvanostato, como es generalmente mostrado en la Fig. 8. La corriente de lectura aplicada por la electrónica del lector 1302 fue 1 x 10~9 amps. Como se- muestra en las figuras, el potencial (el eje vertical en las gráficas) disminuye a través del tiempo (el eje horizontal). Además, una comparación de las Figs. 20A y 20B revela que el valor de ORP, como es expresado por el potencial medido en voltios, es más alto para el plasma del trauma (es decir, el plasma tomado de un animal quien ha sufrido un trauma) como es comparado con el valor de ORP medido para el plasma de un paciente normal. Más particularmente, después de tres minutos, el ORP medido del plasma de trauma por un promedio de 218.3 mV ± 6.4, mientras que el ORP promedio para el plasma normal fue 171.6 mV ± 3.6. De acuerdo con las modalidades de la presente invención, el valor ORP utilizado para propósitos de diagnóstico seria el valor alcanzado después de que un tiempo suficiente transcurrido para que el ORP se haya planteado uniformemente tal que la velocidad de cambio en valores de ORP medido es menor que alguna cantidad seleccionada. Alternativamente o además, se puede utilizar un procedimiento de ajuste de curva al extrapolar un valor de ORP reportado al clínico u otro usuario como es medido como un valor ORP medido o derivado.

La discusión anterior de la invención se ha presentado para propósitos de ilustración y descripción. Además, la descripción no se propone para limitar la invención a la forma descrita en la presente. Consecuentemente, variaciones y modificaciones de acuerdo con las enseñanzas anteriores, dentro de la habilidad o conocimiento de la técnica relevante, están dentro del alcance de la presente invención. Las modalidad descritas en lo anterior además se proponen para explicar el mejor modo actualmente conocido para practicar la invención y para permitir otros aspectos en la técnica utilizando la invención en tales o en otras modalidades y con varias modificaciones requeridas por la aplicación particular o uso de la invención. Se propone que las reivindicaciones adjuntas sean consideradas para incluir modalidades alternativas al grado permitido por la técnica previa.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de prueba del potencial de oxidación-reducción, caracterizado porque comprende: un sustrato; una cámara de muestra; un primer conductor de prueba soportado por el sustrato, el primer conductor de prueba que incluye: una primera área que se extiende en la cámara de muestra; una segunda área que se extiende desde la cámara de muestra; una celda de referencia; un conductor de referencia, que incluye: una primera área en contacto eléctrico con la celda de referencia; una segunda área que se extiende . desde la celda de referencia; un puente, en donde una muestra de fluido en la cámara de muestra se coloca en contacto eléctrico con la celda de referencia mediante el puente.

2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: una capa sobrepuesta, en donde por lo menos una porción del primer conductor de prueba, la celda de referencia, por lo menos una porción, del conductor de referencia, y el puente se mantienen entre el sustrato y la capa sobrepuesta cuando la capa sobrepuesta se interconecta al sustrato.

3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la capa sobrepuesta incluye una abertura, y en donde la abertura corresponde a por lo menos una porción de la cámara de muestra cuando la capa sobrepuesta se interconecta al sustrato.

. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque además comprende: un elemento de filtro, en donde el elemento de filtro por lo menos se extiende sobre y está contenido dentro de la cámara de muestra.

5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: un volumen de gel, en donde el puente comprende un gel electrolítico contenido dentro del volumen de gel, y donde el gel electrolítico está en contacto con la celda de referencia.

6. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el volumen de gel está en comunicación con la cámara de muestra.

7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la celda de referencia incluye una celda de referencia de plata/cloruro de plata.

8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque , la primera sustancia adicionada al puente comprende un agente humectante, y en donde el puente y el agente humectante forman un puente de sal que interconecta eléctricamente la primera área del primer conductor de prueba a la celda de referencia.

9. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer conductor de prueba se forma de un material eléctricamente conductivo que tiene una composición constante.

10. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el primer conductor de prueba incluye una porción de lectura, en donde el primer conductor de referencia incluye una porción de lectura, en donde la porción de lectura del conductor de prueba y la porción de lectura del conductor de referencia son accesibles a un dispositivo de prueba cuando la capa sobrepuesta se interconecta al sustrato.

11. Un método para determinar un potencial de oxidación-reducción de una muestra de fluido, caracterizado porque comprende: proporcionar una tira de prueba con una cámara de muestra, una celda de referencia, un primer conductor de prueba, y un conductor de referencia; colocar una muestra de fluido en una cámara de muestra, en donde el primer conductor de prueba y el conductor de referencia se interconectan eléctricamente entre si por la vía de la muestra de fluido en la cámara de muestra y un puente de sal entre la cámara de muestra y la celda de referencia; leer un voltaje de la cámara de muestra por la via del primer conductor de prueba y el conductor de referencia, en donde el conductor de referencia se interconecta a la cámara de muestra mediante la celda de referencia y el puente.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende; proporcionar un primer elemento de filtro que se extiende entre la cámara de muestra y la celda de referencia, en donde el puente se forma de la humectación del elemento de filtro mediante un componente de la muestra de fluido.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende: proporcionar un segundo elemento de filtro que se sobrepone a la cámara de muestra, en donde la colocación de la muestra de fluido en la cámara de muestra incluye filtrar el fluido utilizando el segundo elemento de filtro.

14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el primer elemento de filtro se sobrepone a la cámara de muestra, y en donde la colocación de la muestra de fluido en la cámara de muestra incluye filtrar el fluido utilizando el primer elemento de filtro.

15. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende: proporcionar un volumen de gel que está en comunicación con la cámara de muestra, en donde un gel dentro del volumen de gel eléctricamente interconecta la muestra de fluido o un componente de la muestra de fluido a la celda de referencia.

16. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la provisión de una tira de prueba con una cámara de muestra, una celda de referencia, un primer conductor de prueba y una celda de referencia además comprende: proporcionar un sustrato; proporcionar una capa sobrepuesta; proporcionar el primer conductor de prueba, en donde el primer conductor de prueba tiene una porción de muestra, una porción de transferencia y una porción de lectura, y en donde el primer conductor de prueba es un material eléctricamente conductivo, sustancialmente uniforme; proporcionar un material de puente; proporcionar la celda de referencia: proporcionar el conductor de referencia que tiene una porción de contacto de celda de referencia eléctricamente interconectada a la celda de referencia, y una porción de lectura; interconectar la capa sobrepuesta al sustrato, en donde el conductor de prueba, el material de puente y la celda de referencia todos son por lo menos parcialmente mantenidos entre la capa sobrepuesta y el sustrato, en donde uno del sustrato y la capa sobrepuesta tiene una abertura de" cámara de muestra que define una cámara de muestra, en donde la porción de muestra del conductor de prueba se extiende en la cámara de muestra, y en donde la porción de lectura del conductor de prueba y una porción de lectura del conductor de referencia son accesibles a un dispositivo de lectura.

17. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la muestra de fluido es sangre entera .

18. Un sistema para determinar el potencial de oxidación-reducción de un producto sanguíneo, caracterizado porque comprende: una tira de prueba, la tira de prueba que incluye: un sustrato, en donde una primera superficie del sustrato define un primer plano; una capa sobrepuesta, en donde una abertura de cámara de muestra que por lo menos parcialmente define una cámara de muestra se forma en la capa sobrepuesta, en donde una primera superficie de la capa sobrepuesta define un segundo plano, y en donde el primero y segundo planos son paralelos entre sí; un electrodo de trabajo, que incluye una porción de cámara de muestra y una porción de lectura, en donde la lectura de trabajo se ubica entre el primer plano definido por la primera superficie del sustrato y el segundo plano definido por la primera superficie de la capa sobrepuesta; una celda de referencia, en donde la celda de referencia contiene un material que tiene un potencial eléctrico conocido; un componente de puente, en donde el componente de puente está en comunicación con la cámara de muestra y está interconectado eléctricamente a la celda de referencia; un conductor de referencia, que incluye una primera porción que está en contacto eléctrico con la celda de referencia y una porción de lectura; un producto sanguíneo, en donde la celda de referencia se interconecta eléctricamente al primer conductor de prueba cuando el producto sanguíneo se coloca en la cámara de muestra; un voltímetro, en donde el potencial eléctrico entre el conductor de referencia y por lo menos uno del electrodo de trabajo y el electrodo contrario es leído por el voltímetro .

19. El sistema de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el electrodo de trabajo y el electrodo contrario comprenden un material con una composición constante.

20. El sistema de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el electrodo de trabajo y el electrodo contrario están libres de por lo menos uno del potencial de oxidación-reducción y agentes anti-bioensuciamiento .